汽车悬架系统固有频率和阻尼比测试实验PPT(共19页)

中华人民共和国国家标准UDC 629.113.013汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比621.113.07测定方法GB 4783—84 Method of measurement for natural frequencyand damping ratio—Automotive suspension system本标准适用于各种类型双轴汽车悬挂系统固有频率和阻尼比测定。

测定参数包括车身部分（簧载质量）的固有频率和阻尼比以及车轮部分（非簧载质量）的固有频率。

这三个参数是分析悬挂系统振动特性和对汽车平顺性进行研究和评价的基本数据。

1试验条件1．1试验在汽车满载时进行。

根据要可补充空载时的试验。

试验前称量汽车总质量及前、后轴的质量。

1．2悬架弹性元件、减振器和缓冲块应符合技术条件规定。

根据需要可补充拆下减振器和拆下缓冲块的试验。

1．3轮胎花纹完好，轮胎气压符合技术条件所规定的数值。

2测量仪器的频响与测点2．1测量仪器的频率范围应能满足0.3～100Hz的要求。

2．2振动传感器装在前、后轴和其上方车身或车架相应的位置上。

3试验方法3．1试验时可用以下三种方法使汽车悬挂系统产生自由衰减振动。

3．1．1滚下法：将汽车测试端的车轮，沿斜坡驶上凸块（凸块断面如图1所示，其高度根据汽车类型与悬挂结构可选取60、90、120mm，横向宽度要保证车轮全部置于凸块上），在停车挂空档发动机熄火后，再将汽车车轮从凸块上推下、滚下时应尽量保证左、右轮同时落地。

3．1．2抛下法：用跌落机构将汽车测试端车轴中部由平衡位置支起60或90mm，然后跌落机构释放，汽车测试端突然抛下。

3．1．3拉下法：用绳索和滑轮装置将汽车测试端车轴附近的车身或车架中部由平衡位置拉下60或90mm，然后用松脱器使绳索突然松脱。

注：用上述三种方法试验时，拉下位移量、支起高度或凸块高度的选择要保证悬架在压缩行程时不碰撞限位块，又要保证振动幅值足够大与实际使用情况比较接近。

汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测量汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测量一、测量仪器DH5902坚固型动态数据采集系统，DH105E加速度传感器，DHDAS基本控制分析软件，阻尼比计算软件。

二、测量方法、试验在汽车满载时进行。

根据需要可补充空载时的试验。

试验前称量汽1 车总质量及前、后轴的质量。

2、DH105E加速度传感器装在前、后轴和其上方车身或车架相应的位置上。

3、可用以下三种方法使汽车悬挂系统产生自由衰减振动。

3.1 滚下法:将汽车测试端的车轮，沿斜坡驶上凸块(凸块断面如图所示，其高度根据汽车类型与悬挂结构可选取60、90、120mm，横向宽度要保证1车轮全部置于凸块上)，在停车挂空档发动机熄火后，再将汽车车轮从凸块上推下、滚下时应尽量保证左、右轮同时落地。

3.2 抛下法:用跌落机构将汽车测试端车轴中部由平衡位置支起60或90mm，然后跌落机构释放，汽车测试端突然抛下。

3.3 拉下法:用绳索和滑轮装置将汽车测试端车轴附近的车身或车架中部由平衡位置拉下60或90mm，然后用松脱器使绳索突然松脱。

注:用上述三种方法试验时，拉下位移量、支起高度或凸块高度的选择要保证悬架在压缩行程时不碰撞限位块，又要保证振动幅值足够大与实际使用情况比较接近。

对于特殊的汽车类型与悬架结构可以选取60、90、120mm以外的值。

4、数据处理4.1 用DH5902采集仪记录车身和车轴上自由衰减振动的加速度信号;4.2 在DHDAS软件中对车身与车轴上的加速度信号进行自谱分析，截止频率使用20Hz低通滤波，采样频率选择50Hz，频率分辨率选择0.05Hz;4.3 加速度自谱的峰值频率即为固有频率;4.4 在DHDAS软件中选择频响分析，车轴上的信号作为输入，车身上的信号作为输出得到幅频特性曲线，采样频率选择200Hz，该曲线的峰值频率为车轮部分不运动时的车身部分的固有频率f’,有软件中的阻尼比计算模块直接0 得出阻尼比。

2三、仪器指标1、DH5902数据采集仪1.1通道数:每个模块由控制单元、供电单元和最多四组各种类型测试单元任意组合而成，每单元有4个测试通道;1.2 控制单元内置了高性能嵌入式计算机、抗振高速电子硬盘(32G)，100M以太网接口;无线以太网接口。

汽车悬架模型固有频率福特产Granada 轿车1/4模型如右图示，图中，xb ，xw ， xr 分别为车体、车轮垂直振动位移和地面激励参数如下:1/4车体质量Mb=317.5kg ，车轮质量Mw=45.4kg,轮胎刚度kt=192000N/m,悬架刚度ks=22000N/m ，悬架阻尼系数C ＝1520Ns/m 。

现假定车辆以30km/h 的速度行驶在c 级路面上行驶。

系统的状态方程如下:求解系统的固有频率>> A=[317.5 0;0 45.4];B=[22000 -22000;-22000 192000+22000];D=A\B;[v,d]=eig(D)f=d^0.5/6.28v =-0.9946 0.0149-0.1036 -0.9999()()()0w w w b s w b t w r x C x k x x k x x x M +-+-+-=0)()(=-+-+w b s w b b b x x k x x C x Md =1.0e+03 *0.0621 00 4.7209f =1.2546 00 10.9409为了进一步研究汽车垂直俯仰两个自由度的振动以及汽车纵轴上任一点的垂直振动，忽略车轮部分的影响，建立右上图所示的双轴汽车模型参数如下：½车身质量Mbh＝690kg转动惯量Jb＝1222kgm2车轮质量Mwf＝40.5kg，Mwr＝45.4kg轮胎刚度ktf＝ktr＝192000N/m悬架刚度ksf＝17000N/m，ksr＝2000N/m悬架阻尼csf＝csr＝1500Ns/m几何尺寸a＝1.25m，b＝1.51m车辆以30km/h 的速度行驶在c 级路面上行驶根据Lagrange 方程，列写系统方程如下：当俯仰角较小时，可以近似的认为： 所以 求解系统的固有频率A=[40.5 0 0 0;0 1 0 0;0 0 45.4 0;0 0 0 1];B=[209000 -17000 0 0;-46.3746 46.3746 2.0971 -2.0971;0 0 214000 -22000;1.6205 -1.6205 -56.3576 56.3576];D=A\B;[v,d]=eig(D)f=d^0.5/6.28v =1.0000 -0.0004 -0.0804 -0.0181-0.0091 -0.0004 -0.9809 -0.2203-0.0003 -0.9999 -0.0183 0.10080.0003 0.0121 -0.1763 0.9700d =1.0e+03 **)*(*0)(0)(003311⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+--=+--=-+=--r or tr wr f of tf wf r f b r f b bh F z x k z M F z x k z M bF aF J F F z Mϕ⎩⎨⎧-+-=-+-=)()()()(43432121z z c z z k F z z c z z k F sr sr r sf sf f ϕϕ b z z a z z b b +=-=42⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧++-=--=-++=--=r b bh f b bh r or tr wr r b bh f b bh f of tf wf F J b M F J ab M z F z x k M z F J ab M F J a M z F z x k M z]1[]1[])([1]1[]1[])([1243322115.1643 0 0 0 0 4.7195 0 0 0 0 0.0422 00 0 0 0.0508f =11.4432 0 0 0 0 10.9393 0 0 0 0 1.0348 0 0 0 0 1.1354考虑车体上下跳动、俯仰、侧倾，四个车轮的跳动，共7个自由度，建立如右图所示整车模型。

说明：在下面的数据处理中，如1A，11d T，1δ，1ξ，1n T，1nω：表示第一次实1验中第一、幅值、对应幅值时间、变化率、阻尼比、无阻尼固有频率。

第二次和和三次就是把对应的1改成2或3.由于在编缉公式时不注意２，３与平方，三次方会引起误会，请老师见谅！！Ap0308104 陈2006-7-1 实验题目：悬臂梁一阶固有频率及阻尼系数测试一、实验要求以下：1. 用振动测试的方法，识别一阻尼结构的（悬臂梁）一阶固有频率和阻尼系数；2. 了解小阻尼结构的衰减自由振动形态；3. 选择传感器，设计测试方案和数据处理方案，测出悬臂梁的一阶固有频率和阻尼根据测试曲线，读取数据，识别悬臂梁的一阶固有频率和阻尼系数。

二、实验内容识别悬臂梁的二阶固有频率和阻尼系数。

三、测试原理概述：1，瞬态信号可以用三种方式产生，有脉冲激振，阶跃激振，快速正弦扫描激振。

2，脉冲激励用脉冲锤敲击试件，产生近似于半正弦的脉冲信号。

信号的有效频率取决于脉冲持续时间τ，τ越小则频率范围越大。

3.幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法来表示。

频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。

通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，可以看到共振时的频率，也就可以得到悬臂梁的固有频率4、阻尼比的测定自由衰减法: 在结构被激起自由振动时，由于存在阻尼，其振幅呈指数衰减波形，可算出阻尼比。

一阶固有频率和阻尼比的理论计算如下：113344423.515(1)2=210;70;4;285;7800;,1212,, Ix= 11.43 cm Iy= 0.04 cm 0.004 2.810,,1x y y f kg E pa b mm h mm L mm mab a bI I I m m E L πρρ-----------⨯======⨯=⨯固x y ＝式惯性矩：把数据代入I 后求得载面积：S ＝bh=0.07m 把S 和I 及等数据代入（）式，求得本41.65()HZ 固理悬臂梁理论固有频率f ＝阻尼比计算如下：2221111220,2,........ln ,,22;n d n n nd n d n T ii i j ji i i i j i i i j i n d i jn d n d d d d x dx c kx dt dtc e A A A A A T A T T ξωξωωξωωωξωωηηδξωωωωωπδπξ++-++++++++=++===≈==⨯⨯⨯==≈2二阶系统的特征方程为S 微分方程：m 很少时，可以把。

汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测量一、测量仪器DH5902坚固型动态数据采集系统，DH105E加速度传感器，DHDAS基本控制分析软件，阻尼比计算软件。

二、测量方法1、试验在汽车满载时进行。

根据需要可补充空载时的试验。

试验前称量汽车总质量及前、后轴的质量。

2、DH105E加速度传感器装在前、后轴和其上方车身或车架相应的位置上。

3、可用以下三种方法使汽车悬挂系统产生自由衰减振动。

3.1滚下法：将汽车测试端的车轮，沿斜坡驶上凸块（凸块断面如图所示，其高度根据汽车类型与悬挂结构可选取60、90、120mm，横向宽度要保证车轮全部置于凸块上），在停车挂空档发动机熄火后，再将汽车车轮从凸块上推下、滚下时应尽量保证左、右轮同时落地。

3.2抛下法：用跌落机构将汽车测试端车轴中部由平衡位置支起60或90mm，然后跌落机构释放，汽车测试端突然抛下。

3.3拉下法：用绳索和滑轮装置将汽车测试端车轴附近的车身或车架中部由平衡位置拉下60或90mm，然后用松脱器使绳索突然松脱。

注：用上述三种方法试验时，拉下位移量、支起高度或凸块高度的选择要保证悬架在压缩行程时不碰撞限位块，又要保证振动幅值足够大与实际使用情况比较接近。

对于特殊的汽车类型与悬架结构可以选取60、90、120mm以外的值。

4、数据处理4.1用DH5902采集仪记录车身和车轴上自由衰减振动的加速度信号；4.2 在DHDAS软件中对车身与车轴上的加速度信号进行自谱分析，截止频率使用20Hz低通滤波，采样频率选择50Hz，频率分辨率选择0.05Hz；4.3加速度自谱的峰值频率即为固有频率；4.4在DHDAS软件中选择频响分析，车轴上的信号作为输入，车身上的信号作为输出得到幅频特性曲线，采样频率选择200Hz，该曲线的峰值频率为车轮部分不运动时的车身部分的固有频率f’,有软件中的阻尼比计算模块直接得出阻尼比。

三、仪器指标1、DH5902数据采集仪1.1通道数：每个模块由控制单元、供电单元和最多四组各种类型测试单元任意组合而成，每单元有4个测试通道；1.2控制单元内置了高性能嵌入式计算机、抗振高速电子硬盘(32G)，100M 以太网接口；无线以太网接口。

GB 4783-84汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法UDC 629. 113.013汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比621.113. 07测定方法GB 47 83—84Method of measurement for natural frequencyand damping ratio—Automotive suspension system本标准适用于各种类型双轴汽车悬挂系统固有频率和阻尼比测定。

测定参数包括车身部分（簧载质量）的固有频率和阻尼比以及车轮部分（非簧载质量）的固有频率。

这三个参数是分析悬挂系统振动特性和对汽车平顺性进行研究和评判的差不多数据。

1试验条件1．1试验在汽车满载时进行。

按照要可补充空载时的试验。

试验前称量汽车总质量及前、后轴的质量。

1．2悬架弹性元件、减振器和缓冲块应符合技术条件规定。

按照需要可补充拆下减振器和拆下缓冲块的试验。

1．3轮胎花纹完好，轮胎气压符合技术条件所规定的数值。

2测量仪器的频响与测点2．1测量仪器的频率范畴应能满足0.3～100Hz的要求。

2．2振动传感器装在前、后轴和其上方车身或车架相应的位置上。

3试验方法3．1试验时可用以下三种方法使汽车悬挂系统产生自由衰减振动。

3．1．1滚下法：将汽车测试端的车轮，沿斜坡驶上凸块（凸块断面如图1所示，其高度按照汽车类型与悬挂结构可选取60、90、120mm，横向宽度要保证车轮全部置于凸块上），在停车挂空档发动机熄火后，再将汽车车轮从凸块上推下、滚下时应尽量保证左、右轮同时落地。

3．1．2抛下法：用跌落机构将汽车测试端车轴中部由平稳位置支起60或90mm，然后跌落机构开释，汽车测试端突然抛下。

3．1．3拉下法：用绳索和滑轮装置将汽车测试端车轴邻近的车身或车架中部由平稳位置拉下60或90mm，然后用松脱器使绳索突然松脱。

注：用上述三种方法试验时，拉下位移量、支起高度或凸块高度的选择要保证悬架在压缩行程时不碰撞限位块，又要保证振动幅值足够大与实际使用情形比较接近。